Применение ртути и опасности которые вас подстерегают. Температура плавления ртути

Ртуть – это единственный из известных человеку металлов, который остается жидким при комнатной температуре. Внешне ртуть напоминает жидкое серебро; при попадании на плоскую поверхность капля ртути моментально рассыпается на сотни мельчайших шариков, которые словно отталкиваются друг от друга и разбегаются в разные стороны.

Ртуть – очень редкий элемент. В целом в природе ртуть образуется в процессе окисления киновари и разложения образующегося сульфата; во время ; путем выделения из водных растворов. В земной коре ртуть рассеяна, а в результате осаждения из горячих подземных вод она образует ртутные руды.

На сегодняшний день известно 35 ртутьсодержащих минералов. Некоторое количество ртути содержится в морской воде, в сланцах и глинах.

Из истории вопроса

Уже за две тысячи лет до нашей эры в Древней Индии и Древнем Китае умели добывать самородную ртуть. Ртуть, содержащую киноварь уже тогда использовали в лечении и косметологии. В ходе экспериментов древних ученых нагретая киноварь оседала на металле в виде «жидкого серебра».


Алхимики уделяли ртути огромное значение – считалось, что после того, как ртуть затвердевает, она может превращаться в золото. Впервые твердую ртуть удалось получить Ломоносову – он использовал для этого смесь снега и концентрированной азотной кислоты.

Где используют ртуть?

Ртуть незаменима при изготовлении различных метрологических приборов – , термометров, полярографов, вакуумных насосов. Ртуть является важным элементом при производстве ртутных ламп, выпрямителей. Кроме того, этот металл активно применяют в химической промышленности и металлургии.

Ртуть – катализатор при различных реакциях, важный элемент при амальгамации других металлов. Ее применяют в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Именно ртутное покрытие позволяет выпускать зеркала, без которых нам не обойтись.

Основные свойства ртути

Это серебристый, тяжелый, жидкий металл, который при комнатной температуре испаряется. Чем выше температура воздуха, тем быстрее происходит испарение. Ртуть (химическая формула Hg) взаимодействует с серебром, золотом, цинком, смачивая их и образуя амальгамы. Ртуть кипит при температуре +357.25 С.


По степени опасности относится к первому классу и является чрезвычайно мощным загрязнителем окружающей среды – воздуха, почвы, воды. Ртуть и ее соединения крайне токсичны и опасны для организма человека.

Опасность ртути

Попадая в организм через легкие, пары ртути вызывают острые и хронические отравления. Ртуть поражает органы дыхания, печень, центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую систему, прочие внутренние органы. Симптомы токсичного поражения проявляются через 8-24 часа.

У пострадавшего наблюдается слабость, апатия, эмоциональная неустойчивость, головокружение, головная боль. Ослабляется внимание и память, появляется потливость, боли при глотании, повышается температура, начинаются боли в желудке, тошнота, рвота, повышается температура, появляется тремор рук.

При серьезном отравлении не исключен летальный исход. В организм ртуть проникает чаще всего через легкие – человек вдыхает опасные пары, которые не имеют запаха.

Меры предосторожности и способы хранения

При работе с ртутью нужно использовать противогазы или фильтрующие респираторы. Если произошло ртутное загрязнение, проводятся меры по демеркуризации. Видимые количества металлической ртути устраняют с загрязненных поверхностей, после этого осуществляют химическую обработку при помощи химических реагентов.


Ртуть, которую используют в промышленности, хранят в стальных баллонах емкостью не более 35 кг, в керамических или стеклянных баллонах емкостью 500 мл с толстыми стенами, металлической гофрированной пробкой с прокладкой из пластмассы. В каждом баллоне помещается 5 кг ртути.

В лабораториях ртуть хранят в запаянных стеклянных ампулах по 30-40 мл в каждой, которые, опускают в сварные стальные коробки. Ртуть нельзя хранить в открытой посуде, а также в бюксах, колбах и прочей химической посуде с тонкими стенками.

Периодических элементов, подгруппа цинка, атомный номер – 80. В комнатных условиях, вещество представляется тяжёлой бело-серебристой жидкостью. Пары ртути ядовиты. Температура ртути определяет её агрегатное состояние, не один металл кроме неё, не имеет жидкую структуру в условиях комнатной температуры.

Плавление ртути начинается при температуре 234º К, кипение при 629º К. Сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, называемые амальгамами. Ртуть в воде и кислотных растворах не растворяется, сделать это может только азотная кислота или .

С трудом это можно сделать с помощью серной кислоты. При достижении температуры 300º С, происходит реакция с кислородом, результатом которой является оксид ртути , имеющий красный цвет (не путать с вымышленной “красной ртутью”!).

«Красная ртуть» – данный термин обозначает вещество, вымышленное в коммерческих целях. Свойству приписываются запредельные свойства, на деле науке пока не известен подобный металл, ни природного, ни искусственного происхождения. Соединение серы и ртути при высокой температуре образует сульфид ртути.

Добыча и происхождение ртути

Данный металл считается довольно редким, концентрируется, в основном, в специфичных ртутных рудах, количество ртути в которых довольно высокое. По большому счёту весь объём природной ртути рассеян в природе, и лишь малая его часть заключена в рудах. Наиболее высокий процент содержания наблюдается в породах образовавшихся после извержения и осадочных сланцах.

Сульфидные минералы по большей части также содержат ртуть. Это блёклые руды, сфалериаты, реальгары и антимониты. В природе часто обнаруживаются связки сопутствующих друг другу элементов, например такое соседство как селен, сера и ртуть .

Доподлинно известно не менее двадцати видов ртутных минералов. Основным добываемым минералом является киноварь, реже – метациннабарит или самородная ртуть. На месторождении в Мексике (Гуитцуко) добывается ливингстонит.

Наиболее крупные месторождения находятся в Дагестане, Таджикистане, Армении, Киргизии, Украине, Испании и Словении (месторождение в г. Идрия, считается крупнейшим, ещё со средневековья). В России находится также не менее двадцати трёх месторождений.

Применение ртути

Раньше определённое соединение ртути , например её хлорид или меркузал, запросто мог найти применение в медицинской области. Это были различные медикаменты слабительного, мочегонного и антисептического действия. Но сейчас ртутные соединения почти полностью вытеснены из этой области, в виду своей токсичности. Частично этот элемент применяется при производстве термометров, хотя и для них уже нашёлся более безопасный заменитель.

Более приемлемым считается её присутствие в технических устройствах. Это высокоточные термометры технического назначения. Лампы люминесцентного света, где используются её пары. Выпрямительные устройства, электроприводы, и даже некоторые модели сварочных аппаратов. Это датчики положения и герметичные выключатели.

Также её используют при изготовлении некоторых видов источников тока, с ртутно-цинковой начинкой. Одним из компонентов гидродинамических подшипников также является ртуть. Также в технической промышленности нашли своё применение такие соединения как фульминат, иодид и бромид ртути. Положительные свойства показали её с цезием, используемые при производстве ионных двигателей.

В металлургии ртуть применяется при выплавке множества различных сплавов, и при вторичном процессе переработки алюминия. Нашла свою нишу она и в ювелирном производстве, а также при изготовлении зеркал. Немалое распространение ртуть получила при получении золота, ей предварительно обрабатываются золотосодержащие породы, для его извлечения из них. В сельской промышленности некоторые ртутные соединения применяются для обработки посевного материала и в как пестицид. Хотя это крайне не желательно.

Вред ртути для организма человека

Пары ртути чрезвычайно опасны. Попасть в организма она может через испарения или непосредственно через ротовую полость. Последнее обычно происходит с маленькими детьми, в случае если разбилась ртуть из термометра. При этом необходимо как можно скорее вызвать у него рвоту, и вызвать неотложную помощь.

А вот надышаться её парами может каждый, если ртуть из градусника раскатилась по всем щелям комнаты, и оттуда испаряется. Отравление ртутью происходит постепенно, на начальных стадиях особых симптомов не наблюдается. В дальнейшем проявляются чрезмерная раздражительность, постоянная тошнота, происходит потеря веса. В первую очередь удар приходится на центральную нервную систему и почки.

Каких мер предосторожности требует ртуть? Разбили градусник? Что делать и как собрать ртуть с пола, укажет следующая инструкция. Немедленно проветрить помещение, не менее нескольких часов. Но не допускать прямого сквозняка, пока ртуть не собрано полностью. Ограничить доступ к месту происшествия, чтобы не разнести ртуть по всему дому.

Перед тем как начать собирать ртуть, необходимо на руки надеть перчатки из непроницаемого материала, на ноги – любые пакеты, на лицо – повязку, пропитанную водой или раствором. Тщательно собрать всю раскатившуюся ртуть, и остатки разбившегося градусника в ёмкость с водой, это не даст ртути испаряться. Необходимо собрать ртуть как можно тщательней, например, с помощью шприца.

Если ртуть попала под плинтус или пол, не ленясь его вскрыть и вычистить её оттуда, сколько времени бы это не заняло. Если процедура занимает достаточно времени, следует делать перерывы каждые десять минут. Ёмкость необходимо плотно закупорить, и держать её вдали от тепла. Выкидывать ёмкость категорически запрещено. Это загрязнит окружающую среду, её могут найти дети. Поэтому собранная ртуть сдаётся в соответствующие службы.

Место происшествия обрабатывается марганцовым раствором или разведённой хлорной известью. Нельзя собирать ртуть веником или пылесосом, это только усугубит ситуацию, распылив ртуть на большую площадь. К тому же после этого пылесос будет непригоден к использованию, в виду токсического загрязнения.

Цена ртути

Общие объёмы от торговли этим редкоземельным металлом и его различными соединениями, составляет порядком 150 млн. долларов, при мировых запасах около 300 тыс. тонн. В виду ликвидации некоторых основных месторождений поставки ртути на мировой рынок резко сократились, что привело к ценовому подъёму на эту продукцию. Для сравнения в 2001 году, стандартная мерная ёмкость объёмом 34,5 кг, стоила 170 $, к 2005 году цена достигла отметки 775 $. После чего снова пошла на убыль, последние расценки составляли порядком 550 $.

Решением в этом случае стала вторичная ртуть, производимая на ключевых предприятиях. Новейшие технологии обеспечили рынок большим объёмом более дешёвой продукции, что позволило несколько понизить непомерно возросшие цены на ртуть природного происхождения. Хотя цены до сих пор остаются на довольно высоком уровне.

Вряд ли нужно доказывать, что ртуть - металл своеобразный. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы называем нормальными. Почему ртуть жидкая - вопрос особый. Но именно это свойство, вернее сочетание свойств металла и жидкости (самой тяжелой жидкости!), определило особое положение элемента № 80 в нашей жизни. О ртути можно рассказывать много: жидкому металлу посвящены десятки книг. Этот же рассказ - в основном о многообразии применения ртути и ее соединений.
Причастность ртути к славному клану металлов долгое время была под сомнением. Даже Ломоносов колебался, можно ли считать ртуть металлом, несмотря на то, что и в жидком состоянии она обладает почти полным комплексом металлических свойств: тепло- и электропроводностью, металлическим блеском и так далее. При охлаждении ртути до - 39°С становится совсем очевидным, что она - одно из «светлых тел, которые ковать можно».

Свойства ртути

Ртуть оказала науке огромные услуги . Как знать, насколько задержался бы прогресс техники и естественных наук без измерительных приборов - термометров, манометров, барометров и других, действие которых основано на необыкновенных свойствах ртути. Какие это свойства?

• Во-первых, ртуть - жидкость.
• Во-вторых, тяжелая жидкость - в 13,6 раза тяжелее воды.
• В-третьих, у нее довольно большой коэффициент температурного расширения - всего в полтора раза меньше, чем у воды, и на порядок, а то и два больше, чем у обычных металлов.

Есть и «в-четвертых», «в-пятых», «в-двадцатых», но вряд ли нужно перечислять все.
Еще любопытная деталь: «миллиметр ртутного столба» - не единственная физическая единица, связанная с элементом № 80. Одно из определений ома, единицы электрического сопротивления, - это сопротивление столбика ртути длиной 106,3 см и сечением 1 мм 2 .
Все это имеет отношение не только к чистой науке. Термометры, манометры и другие приборы, «начиненные» ртутью, давно стали принадлежностью не только лабораторий, но и заводов. А ртутные лампы, ртутные выпрямители! Все то же уникальное сочетание свойств открыло ртути доступ в самые разные отрасли техники, в том числе в радиоэлектронику, в автоматику.
Ртутные выпрямители, например, долгое время были наиболее важным и мощным, наиболее широко применяемым в промышленности типом выпрямителей электрического тока. До сих пор их используют во многих электрохимических производствах и на транспорте с электрической тягой, хотя в последние годы их постепенно вытесняют более экономичные и безвредные полупроводниковые выпрямители.
Современная боевая техника тоже использует замечательные свойства жидкого металла.
К примеру, одна из главных деталей взрывателя для зенитного снаряда - это пористое кольцо из железа или никеля. Поры заполнены ртутью. Выстрел - снаряд двинулся, он приобретает все большую скорость, все быстрее вращается вокруг своей оси, и тяжелая ртуть выступает из пор. Она замыкает электрическую цепь - взрыв.
Нередко с нею можно встретиться и там, где меньше всего ожидаешь. Иногда ею легируют другие металлы. Небольшие добавки элемента № 80 увеличивают твердость сплава свинца со щелочноземельными металлами. Даже при паянии бывает подчас нужна ртуть: припой из 93% свинца, 3% олова и 4% ртути - лучший материал для пайки оцинкованных труб.

Амальгамы ртути

Еще одно замечательное свойство ртути: способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы - амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия , химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.
Амальгаму таллия , затвердевающую только при -60°С, применяют в специальных конструкциях низкотемпературных термометров.
Старинные зеркала были покрыты не тонким слоем серебра, как это делается сейчас, а амальгамой, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути. В прошлом амальгамация была важнейшим технологическим процессом при извлечении золота из руд. В XX столетии она не выдержала конкуренции и уступила более совершенному процессу - цианированию. Однако старый процесс находит применение и сейчас, главным образом при извлечении золота, топко вкрапленного в руду.
Некоторые металлы, в частности железо, кобальт, никель , практически не поддаются амальгамации. Это позволяет транспортировать жидкий металл в емкостях из простой стали. (Особо чистую ртуть перевозят в таре из стекла, керамики или пластмассы.) Кроме железа и его аналогов, не амальгамируются тантал , кремний , рений , вольфрам , ванадий , бериллий , титан , марганец и молибден , то есть почти все металлы, применяемые для легирования стали. Это значит, что и легированной стали ртуть нестрашна.
Зато натрий, например, амальгамируется очень легко. Амальгама натрия легко разлагается водой. Эти два обстоятельства сыграли и продолжают играть очень важную роль в хлорной промышленности.
При выработке хлора и едкого натра методом электролиза поваренной соли используют катоды из металлической ртути. Для получения тонны едкого натра нужно от 125 до 400 г элемента № 80. Сегодня хлорная промышленность - один из самых массовых потребителей металлической ртути.

• ПЕРВЫЙ СВЕРХПРОВОДНИК. Спустя почти полтора столетия после опытов Пристли и Лавуазье Hg оказалась сопричастна еще к одному выдающемуся открытию, на этот раз в области физики. В 1911 г. голландский ученый Гейке Камерлинг-Оннес исследовал электропроводность ртути при низкой температуре. С каждым опытом он уменьшал температуру, и когда она достигла 4,12 К, сопротивление ртути, до этого последовательно уменьшавшееся, вдруг исчезло совсем: электрический ток проходил по ртутному кольцу, не затухая. Так было открыто явление сверхпроводимости, и элемент №80 стал первым сверхпроводником. Сейчас известны десятки сплавов и чистых металлов, приобретающих это свойство при температуре, близкой к абсолютному нулю.

• КАК ОЧИСТИТЬ Hg. В химических лабораториях часто возникает необходимость очистить жидкий металл. Метод, описанный в этой заметке, пожалуй, самый простой из надежных и самый надежный из простых. На штативе крепят стеклянную трубку диаметром 1-2 см; нижний конец трубки оттянут и загнут. В трубку заливают разбавленную азотную кислоту примерно с 5% нитрата закисной ртути Hg 2 (N0 3) 2 . Сверху в трубку вставляют воронку с бумажным фильтром, в дне которого иголкой проделано небольшое отверстие. Воронку заполняют загрязненной ртутью. На фильтре она очищается от механических примесей, а в трубке - от большей части растворенных в ней металлов. Как это происходит? Ртуть - благородный металл, и примеси, например медь , вытесняют ее из Hg 2 (N0 3) 2 ; часть примесей просто растворяется кислотой. Очищенная ртуть собирается в нижней части трубки и под действием собственной тяжести передавливается в приемный сосуд. Повторив эту операцию несколько раз, можно достаточно полно очистить ее от примеси всех металлов, стоящих в ряду напряжений левее ртути.

Очистить ртуть от благородных металлов, например золота и серебра , намного сложнее. Чтобы разделить их, применяют перегонку в вакууме.

• ЧЕМ-ТО ПОХОЖА НА ВОДУ. Не только жидкое состояние «роднит» ее с водой. Теплоемкость ртути, как и воды, с ростом температуры (от точки плавления до +80°С) последовательно уменьшается и лишь после определенного температурного «порога» (после 80°С) начинает медленно расти. Если охлаждать элемент №80 очень медленно, ее, как и воду, можно переохладить. В переохлажденном состоянии жидкая ртуть существует при температуре ниже - 50° Ct обычно же она замерзает при - 38,9°С. Кстати, впервые он была заморожена в 1759 г. петербургским академиком И.А. Брауном.
• ОДНОВАЛЕНТНОЙ РТУТИ НЕТ! Это утверждение многим покажется неверным. Ведь еще в школе учат, что, подобно меди, ртуть может проявлять валентности +2 и 1+ . Широко известны такие соединения, как черная закись Hg 2 0 или каломель Hg 2 Cl 2 . Но Hg здесь лишь формально одновалентна. Как показали исследования, во всех подобных соединениях содержится группировка из двух атомов ртути: -Hg 2 - или -Hg-Hg-. Оба атома двухвалентны, но одна валентность каждого из них затрачена на образование цепочки, подобной углеродным цепям многих органических соединений. Ион Hg 2 +2 нестоек, нестойки и соединения, в которые он входит, особенно гидроокись и карбонат закисной ртути. Последние быстро разлагаются на Hg и HgO и соответственно Н 2 0 или С0 2 .

ЯД И ПРОТИВОЯДИЕ.
Я худшую смерть предпочту работе на ртутных рудниках, где крошатся зубы во рту...
Р. Киплинг
Пары ртути и ее соединения действительно весьма ядовиты. Жидкая ртуть опасна прежде всего своей летучестью: если хранить ее открытой в лабораторном помещении, то в воздухе создастся парциальное давление ртути 0,001. Это много, тем более что предельно допустимая концентрация ртути в промышленных помещениях 0,01 мг на кубический метр воздуха.
Степень токсического действия металлической ртути определяется прежде всего тем, какое количество успело прореагировать в организме, прежде чем ее вывели оттуда, т. е. опасна не сама ртуть, а ее соединения.
Острое отравление солями ртути проявляется в расстройстве кишечника, рвоте, набухании десен. Характерен упадок сердечной деятельности, пульс становится редким и слабым, возможны обмороки. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это вызнать у больного рвоту. Затем дать ему молока и яичных белков. Она выводится из организма в основном почками. При хроническом отравлении Hg и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, рыхлость десен, сильное слюнотечение, легкая возбудимость, ослабление памяти. Опасность такого отравления есть во всех помещениях, где Hg находится в контакте с воздухом. Особенно опасны мельчайшие капли разлитой ртути, забившиеся под плинтусы, линолеум, мебель, в щели пола. Общая поверхность маленьких ртутных шариков велика, и испарение идет интенсивнее. Поэтому случайно разлитую Hg необходимо тщательно собрать. Все места, в которых могли задержаться малейшие капельки жидкого металла, необходимо обработать раствором FeCl 3 , чтобы связать ртуть химически.

• Космические аппараты нашего времени требуют значительных количеств электроэнергии. Регулировка работы двигателей, связь, научные исследования, работа системы жизнеобеспечения - все это требует электричества... Пока основными источниками тока служат аккумуляторы и солнечные батареи. Энергетические потребности космических аппаратов растут и будут расти. Космическим кораблям недалекого будущего понадобятся электростанции на борту. В основе одного из вариантов таких станций - ядерный турбинный генератор. Во многом он подобен обычной тепловой электростанции, но рабочим телом в нем служит не водяной пар, а ртутный. Разогревает его радиоизотопное горючее. Цикл работы такой установки замкнутый: ртутный пар, пройдя турбину, конденсируется и возвращается в бойлер, где опять нагревается и вновь отправляется вращать турбину.
• ИЗОТОПЫ. Природный элемент состоит из смеси семи стабильных изотопов с массовыми числами 196, 198. 199, 200, 201, 202 и 204. Наиболее распространен самый тяжелый изотоп: его доля - почти 30%, точнее, 29,8. Второй по распространенности - изотоп ртуть-200 (23,13%). А меньше всего в природной смеси ртути-190 - всего 0,146%.

Из радиоактивных изотопов элемента № 80, а их известно 23, практическое значение приобрели только ртуть-203 (период полураспада 46,9 суток) и ртуть-205 (5,5 минуты). Их применяют при аналитических определениях ртути и изучении ее поведения в технологических процессах.

• САМЫЕ КРУПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ - В ЕВРОПЕ. Это - один из немногих металлов, крупнейшие месторождения которых находятся на европейском материке. Наиболее крупными месторождениями ртути считаются Альмаден (Испания), Монте-Амьята (Италия) и Идрия (Югославия).
• ИМЕННЫЕ РЕАКЦИИ. Для химической промышленности она и сейчас достаточно важна не только как материал катодов в производстве хлора и едкого натра, но и как катализатор. Например, из ацетилена по реакции М.Г. Кучерова, открытой в 1881 г., получается ацетальдегид. Катализатором здесь служит ртутьсодержащая соль, например сульфат HgS0 4 . А вот при растворении отработавших свое урановых блоков как катализатор использовали саму ртуть. Реакция Кучерова - не единственная «именная» реакция с участием ртути или ее соединений. Широко известна и реакция А.Н. Несмеянова, в ходе которой в присутствии солей ртути происходит разложение органических солей диазония и образование ртутьорганических соединений. Они используются в основном для получения других элементоорганических соединений и, ограничено, как фунгициды.

Влияние на эмоции. Она действует на организм в целом и, конечно, на психику. Высказано предположение, что ртутная интоксикация способна вызвать вспышки необузданного гнева. Иван Грозный, например, часто пользовался ртутными мазями против боли в суставах и, возможно, его повышенная возбудимость - результат отравления ртутью? Медики достаточно досконально изучили симптомы ртутного отравления, в том числе и психофизические: ощущение надвигающейся катастрофы, бред, галлюцинации... Паталогоанатомы, исследовавшие прах грозного царя, отметили повышенное содержание ртути в костях.

В том числе ртутные. Почему в качестве термометрической жидкости до сих пор зачастую используется именно ртуть, хотя это вещество опасно? Потому, что ртуть обладает рядом уникальных свойств, делающих ее незаменимой. Это очень интересное вещество, поэтому мы посвятили ему две статьи. В этой статье речь идет о свойствах ртути.

Ртуть — химический элемент таблицы Менделеева, простое неорганическое вещество, металл. Известна человечеству уже более семи тысяч лет. Ее использовали в V в. до н.э. в Месопотамии, о ртути знали в Древнем Китае и на Ближнем Востоке. Ее получали простым обжигом киновари на кострах, а потом с ее помощью выплавляли золото и серебро.

Основные свойства

Обозначается символом Hg (гидраргирум, в переводе с греческого «жидкое серебро»). Это название элементу дали алхимики.

Ртути на планете не так уж и много, но она очень рассеяна: есть в воздухе, воде, в большинстве горных пород. Встречается в самородном виде в виде капель, но редко. Гораздо чаще — в составе минералов и глин. Входит в состав более 30 минералов, промышленное значение имеет киноварь (HgS). Получают ртуть сейчас гораздо более технологичным способом, чем в древности, но смысл процесса остался тот же: обжиг киновари.

Серебристая, очень подвижная жидкость; единственный металл, который в нормальных условиях имеет жидкое агрегатное состояние. Твердой становится при t -39 °С. При этом, ртуть — тяжелый металл. Благодаря высокой плотности, 1 л реактива весит почти 14 кг. Хорошо проводит ток. Диамагнетик. При нагреве равномерно расширяется — именно благодаря этому свойству до сих пор широко используется в качестве термометрической жидкости. В твердом состоянии обладает ковкостью, характерной для металлов. Практически не растворяется в воде, не смачивает стекло. Ртуть и ее пары не имеют запаха; пары бесцветны, при подведении электрического разряда светятся голубовато-зеленым и излучают в рентгеновском спектре.

С химической точки зрения

Ртуть достаточно инертна. С кислородом вступает в реакцию при t +300 °С, а уже при +340 °С оксид разлагается обратно. В нормальных условиях реагирует с озоном. Не вступает в реакции с неконцентрированными растворами кислот, но растворяется в царской водке (смесь концентрированной соляной и азотной кислот) и концентрированной азотной кислоте . Не вступает в реакцию с азотом, углеродом, бором, кремнием, фосфором, мышьяком, германием. Реагирует с атомарным водородом, и не реагирует с молекулярным. С галогенами образует галогениды ртути. С серой , селеном, теллуром — халькогениды. С углеродом образует крайне устойчивые и, как правило, ядовитые ртутьорганические соединения.

Легко при нормальных условиях реагирует с раствором перманганата калия в щелочи и с хлорсодержащими веществами. Это свойство используется для удаления разливов ртути. Опасный участок заливают хлорсодержащим отбеливателем типа «АСС», «Белизна» или хлорным железом .

Образует сплавы со многими металлами — амальгамы. К амальгамированию устойчивы железо, вольфрам, молибден, ванадий и некоторые другие металлы. Образует с металлами меркуриды — интерметаллические соединения.

Об опасности ртути

Ртуть относится к веществам 1-й группы опасности, сверхопасным. Опасна для человека, растений и животных, для окружающей среды. Входит в список из 10 общественно опасных для здравоохранения веществ по версии ВОЗ. Обладает кумулятивным эффектом. Подробно о том, как ртуть влияет на организм человека и какие меры безопасности следует принимать, читайте в нашей статье « ». Здесь упомянем лишь, что ядовита не столько именно ртуть, сколько ее пары и растворимые соединения. Сама ртуть в желудочно-кишечном тракте человека не всасывается и выводится без изменений. Об этом узнали от неудачников-самоубийц, которые пытались покончить с собой, выпив ртути. Они остались в живых! И даже внутривенные инъекции ртути не приводят к смерти.

Ртуть запрещено перевозить самолетами. И вовсе не потому, что она токсична. Все дело в том, что она легко растворяет алюминий и его сплавы. Случайное разлитие может привести к повреждению корпуса самолета.

Вчера участвовал в заседаниях в течении 4 часов... Но это никому не интересно. Интересно, что во втором заседании справа по борту от меня висела таблица химических элементов Д.И.Менделеева. И я от тоски и безысходности тупо её изучал снова...
И чего-то меня потянуло в 6 период в побочную или b-подгруппу.
Золото от ртути отличается всего лишь на один протон и два нейтрона в ядре, что на фоне восьмидесяти протонов и 120 нейтронов практически ничто - составляет менее 1% отличия по массе; и на один электрон во внешней оболочке - у золота 79 электронов, а у ртути 80. Небольшие различия. Но как сильно различаются их свойства. Ртуть - это жидкость при комнатной температуре. Что для металлов - нонсенс! А про золото вы и так многое знаете, что это за "фрукт".
Почему такие радикальные отличия ртути от других металлов и, особенно, от ближайшего соседа золота? Я как-то об этом серьёзно не задумывался - ну отличаются и отличаются: такова химия и физика. Ответ удовлетворяющий всех школьников и студентов. А сейчас задумался. И не понял!
У атома золота на внешней орбитали находится один s-электрон, а у атома ртути два s-электрона. С химической точки зрения разница большая и определяющая различие химических свойств элементов первой и второй групп. Это хорошо известно. Но почему же серебро и кадмий или медь и цинк не отличаются по своим металлическим свойствам также как и золото от ртути? Разница количества протонов, нейтронов и электронов у них точно такая же как и у золота и ртути!
По логике проще всего получить золото из ртути - достаточно убрать из атома ртути один протон и два нейтрона. Алхимики это "чувствовали" и пытались это проделать. Но против науки не попрёшь. Большие энергии нужны для этого - ядерные энергии. Это к слову...
Почему же ртуть жидкая при нормальных условиях? Я не понимаю.
Буду думать...
Объяснить можно практически всё! А понять?
Вот моё объяснение. Газообразное, жидкое и твёрдое состояния обуславливаются разницей между кинетической энергией атомов и молекул вещества в данном состоянии (температура) и энергией их взаимодействия (потенциальная энергия): у газа кинетическая энергия движения атомов и молекул много больше их потенциальной энергии притяжения и атомно-молекулярные частицы могут независимо двигаться в любую сторону; у жидкостей эти величины сопоставимы при небольшом преобладании энергии связи - возникают устойчивые ассоциаты атомов и молекул; у твёрдых тел энергия связи молекул и атомов намного превышает их кинетическую энергию движения и они большее время проводят рядом друг с другом, возникают агломераты.
Раз ртуть жидкая, то это свидетельствует об ослаблении металлической связи между атомами по сравнению с другими металлами. Почему? Потому что почему-то атомы ртути в меньшей мере склонны к образованию делокализованной металлической связи посредством обобществления внешних электронов.
Строение атома ртути можно представить следующей схемой Hg)2)8)18)32)18)2. Числа показывают количество электронов, находящихся на электронных оболочках(энергетических уровнях) вокруг ядра атома ртути. Все электронные оболочки предельно заполнены и химически активными электронами у атома ртути являются только 2 внешних, так называемых, s-электрона (буковка s означает, что электроны сферически симметрично распределены вокруг атома, а раз их два на одной орбитали, то их магнитные моменты (спины) противоположно ориентированы, что обеспечивает их взаимосвязь магнитными полями как у двух магнитиков).
Строение атома золота выглядит следующим образом: Au)2)8)18)32)18)1. Как видно разница состоит только в отсутствии одного s-электрона на внешней орбитали. И эта разница приводит к таким большим последствиям в разнице физических свойств золота и ртути.
Теплопроводность и электропроводность металлов уменьшается в ряду:
Ag, Cu, Au, Zn, Ni, Fe, Pt, Hg. Ртуть, как видно, обладает наименьшей теплопроводностью и электропроводностью в этой последовательности металлов. Электропроводность и теплопроводность ртути в 40 раз меньше, чем у золота и в 60 раз меньше, чем у серебра.
Только у висмута и германия электропроводность меньше, чем у ртути.
Теплопроводность и электропроводность металлов обуславливаются одной причиной: наличием мобильных, свободных электронов (не локализованных только на орбиталях отдельных атомов) в веществе по причине возникновения так называемой "металлической" связи: делокализованные электроны по всему объёму металла. Это обстоятельство отражается законом Бидемана-Франца: отношение теплопроводности к электропроводности есть величина постоянная, мало изменяющаяся с изменением природы металла.
Чем больше электронов делегируется в зону проводимости - зону свободного перемещения электронов по всей массе вещества, зону делокализации электронов (это такое энергетическое состояние электронов, когда они перестают принадлежать отдельным атомам и начинают участвовать в проводимости и теплопроводности всего вещества - то есть перемещаться под действием электрического или градиента термического поля) - тем больше теплопроводность и электропроводность этого вещества.
У ртути, судя по всем её тепло-электрическим характеристикам, явная проблема с долей электронов, переходящих в зону проводимости и, соответственно, прочностью металлической связи. Такая слабость металлической связи и приводит к очень низкой для металлов температуре плавления ртути (-39 С), температуре её кипения (358 С), теплоте плавления (12 кДж/кг), низкой электропроводности и теплопроводности. У ближайшего соседа ртути золота, температура плавления 1063 С, температура кипения 2850 С, а теплопроводность и электропроводность в 40 раз больше чем у ртути.
Все эти факты наводят на представление о том, что химические связи между атомами ртути определяются не только металлической связью - делокализованными электронами, - но и ковалентными: перекрыванием атомных электронных орбиталей атомов ртути.
Это приводит к тому, что у атомов ртути относительно меньшая доля металлической связи по сравнению с другими металлами. А ковалентная связь - это всегда локализованная между атомами, направленная, и насыщенная связь посредством пары электронов - по одному от каждого атома. Поэтому атомы ртути склонны к димеризации и полимеризации за счёт ковалентных связей. Такая особенность связи между атомами ртути приводит, также, к тому, что у ртути самое высокое значение энергии ионизации атомов (потенциал ионизации - энергия отрыва электрона от атома): 10,44 эВ! У золота, к примеру, 9,23 эВ, а у серебра - 7,58 эВ. Эти цифры свидетельствуют о более сильном удержании электрона атомами ртути по сравнению с другими металлами.
Действительно, для ртути характерно образование химических соединений состава 2:2, которые считаются соединениями одновалентной ртути. Но в таких соединениях атомы ртути имеют две связи: они связаны не только с другими элементами, но и между собой ковалентной связью: X-Hg-Hg-X. Такое строение "одновалентной" ртути доказано рентгенографически и кондуктометрически. Электропроводность, например, нитрата ртути(I) обуславливается переносом ионов Hg-Hg(+2), а не Hg(+1).
Все эти факты свидетельствуют об особом энергетическом состоянии двух 6-s электронов в атоме ртути. У этих электронов повышенная связанность между собой на орбитали за счёт магнитных свойств. Поэтому участие этих электронов в образовании металлической связи затруднено по сравнению с другими аналогичными металлами: кадмием и цинком. И именно это приводит к тому, что ртуть жидкость при комнатной температуре - доля металлической связи в межатомных взаимодействиях понижена и недостаточна для обеспечения твёрдого, кристаллического состояния. Склонность атомов ртути к димеризации и полимеризации и определяет её низкую теплопроводность и электронную проводимость. Мала концентрация свободных электронов.
Ртуть относится к, так называемым, "полублагородным" металлам ("благородные" - это рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина и золото).
Стандартный электрохимический потенциал ртути имеет положительное значение (она не растворяется соляной, разбавленной серной кислотами, не вытесняет водород из кислот), но его величина меньше чем у золота и платины (поэтому ртуть менее химически устойчива и более электрохимически активна чем золото и платина). Ртуть реагирует, хотя довольно не активно с типичными электроноакцепторными химическими соединениями (окислителями), то есть, она гораздо менее инертна чем золото и элементы платиновой группы.
Уникальность ртути состоит ещё и в том, что она легко растворяет другие металлы сохраняя фазовое состояние - образуются так называемые амальгамы. Это отдельная интересная тема про ртуть. Ещё любопытный факт о ртути: именно на этом металле был открыт эффект сверхпроводимости при низких температурах. Её удобно было размещать в стеклянных капиллярах.
Так почему же именно ртуть, а не её аналоги по таблице Менделеева - кадмий и цинк, - жидкая при комнатной температуре?
Причины, приводящие к этому, можно описать следующим образом: ослабление возможности внешних электронов атомов ртути участвовать в образовании металлической связи между атомами из-за относительно значительного магнитного взаимодействия между собой внешних s-электронов. Это обуславливается размером внешней 6s орбитали атома ртути, величиной энергии связи внешних s-электронов этой орбитали с ядром, величиной электронной плотности на этой орбитали. Все эти факторы приводят к возрастанию вклада и значения ковалентных связей в межатомных связях атомов ртути. Что ослабляет интегральную, коллективную металлическую связь атомов ртути.
Исходя их этого, логично предположить, что следующий аналог ртути - 112 элемент будет также легкоплавким. Хотя у этого элемента довольно большая масса ядер атомов и это может увеличить склонность данного вещества к твёрдому, кристаллическому состоянию при атмосферном давлении. Но температура плавления и кипения этого вещества явно должны быть сравнительно небольшими. Это можно проверить только опытным путём.
Критерий истины - практика!

Рецензии

Ежедневная аудитория портала Проза.ру - порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.